一种用于对比与选择空冷器与水冷器的计算方法.pdf

工艺与设备化 工 设 计 通 讯 Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 75 第43卷第1期 2017年1月 在大型化工装置中往往会用到空冷器和水冷器 通常叫 表冷器 为了与空冷器对应 本文用水冷器代之 用以冷却 各种工艺介质 比如空分装置中的三大机组中 就有汽轮机 的乏汽需要用空冷器或者水冷器来冷却 将该驱动蒸汽冷却 至大约0 025MPa 压力时冷凝下来 以透平凝液的方式送出空 分装置 返回脱盐水站与锅炉之后再进行蒸汽动力循环 空分装置为整个化工厂内的一个高温高压蒸汽消耗大户 尤其是9MPa 左右的高压蒸汽 该高压蒸汽经汽轮机膨胀后冷 凝所需要的换热量十分巨大 不论是空冷器还是水冷器相应 的设备投资均较高 尤其是空冷器 也叫空冷岛 的设备投 资大概为水冷器 也叫水冷塔 的设备投资的3 5倍左右 目前 在水源较为丰富的地区 如中国长江以南地区 往 往基于水冷器单体设备投资较空冷器投资少 同时夏季大气 温度较高 空冷器运行效果不佳的原因 从而直接选择水冷器 而在水源较为匮乏的地区 如中国西北地区 在缺水且常年 大气温度不高 且在国家节水的政策要求下 空冷器已经成 为首选 1 然而 在既可以选择空冷器也可以选择水冷器的地区 汽轮机乏汽冷却方式到底采用空冷器还是水冷器 不能简单 直接单独对比 空冷岛 与 水冷塔 的设备投资 还需要 考虑与二者相配套的相关管道 变电所 土建 施工等费用 在没有获得这些具体数据支撑的前提下 直接给出答案是没 有说服力的 因而需要进行相关数据的收集与对比 来进一 步佐证冷却方式选择的合理性 本文就国内某个项目的空分装置的汽轮机乏汽冷却方式 进行了相关数据的收集与对比 并且生成数据表 供用户做 出最终冷却方式选择的参考 基于全厂统一建设循环水站 相关数据详见表1 从表1可以看出 在既适合用空冷又适合用水冷的地方 空冷虽然比水冷设备投资大 但运行费用却小于水冷 在不 考虑资金时间价值的前提下 空冷要明显优于水冷 且投资 回收期较短 本例中投资回收期仅为2 a 详见附表 计算方 法见备注部分 备注 摘 要 就空分装置内驱动空压机与增压机的汽轮机乏汽的冷却方式 通常有水冷与空冷两种方式 但就具体采用哪种方 式时 还需根据具体项目进行仔细分析对比才能得出结论 基于快速实现方案选择的目的 给出了一种计算方法 通过对比设 备投资估算和运行费用估算 供用户快速抉择汽轮机乏汽的冷却方式 关键词 空冷器 水冷器 表冷器 空分装置 汽轮机 中图分类号 TM302 文献标志码 A 文章编号 1003 6490 2017 01 0075 02 Calculation Method for Comparison and Selection of Air Cooler and Water Cooler Sun Yan ze Gu Zhi jie Abstract cooling steam turbine driven air separation device of air compressor and blower usually with water cooling and air cooling in two ways but adopt specific way the need for careful comparative analysis to draw conclusions according to the specific project rapid implementation scheme based on the purpose of selection given below a calculation method by comparing the equipment investment and operation cost estimation cooling method for steam turbine exhaust steam users choice Key words air cooler water cooler surface cooler air separation unit steam turbine 一种用于对比与选择空冷器与水冷器的计算方法 孙彦泽 谷志杰 京石油化工工程有限公司西安分公司 陕西西安 710000 收稿日期 2017 01 17 作者简介 孙彦泽 1982 男 黑龙江大庆人 工程师 主要从 事化工工艺设计 表1 空冷器与水冷器投资与运行费用对比表 序号空冷器空冷器备注水冷器 表冷器 水冷器 表冷器 备注差值 1 投资 费用 空冷器600 0万元 a 已包含乏汽管线 即汽轮机出口至空 冷器蒸汽分配管之间管路 水冷器150 0万元 a450 0 2空分变电所 319 0万元 a 风机所占变电所投资部分 含设备 材料 安装 建筑 风机 110 4 kW 空分 706 kW 空分变电所0万元 a 如采用水冷器 无此部分分摊费用319 0 3 循环水 管道 界 外至厂房 227 9万元 a 水量 1 760 t h 空压机 增压机 管径 DN700 重量 189 89 kg m 估计长度 1 500m 循环水 管道 界 外至厂房 327 2万元 a 水量 1 760 空压机 增压机 2 565 t h 表冷器 管径 DN1000 重量 272 63kg m 估计长度 1 500m 99 3 4 全厂循 环水站 0万元 a 与水冷器规模一样 不单独计此项费 用 全厂循 环水站 0万元 a 全厂循环水站规模不变 不单独计此 项费用 0 5 全厂循环 水站变电所 0万元 a 与水冷器规模一样 不单独计此项费 用 全厂循环 水站变电所 0万元 a 全厂循环水站变电所规模不变 不单 独计此项费用 0 6土建费用22 1万元 a 空冷风机 泵房 真空系统占地费用0万元 a 厂房内布置 厂房外不计22 1 7施工费用36 0万元 a 按设备投资 6 计施工费用9万元 a 按设备投资 6 计27 0 小计1 204 9 万元 a486 2万元 a718 8 工艺与设备化 工 设 计 通 讯 Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 76 第43卷第1期 2017年1月 序号空冷器空冷器备注水冷器 表冷器 水冷器 表冷器 备注差值 1 运行 费用 风机电耗193 6万元 a 440 kW 电机功率 空冷风机风机电耗0万元 a 水冷器无风机193 6 2 全厂循环 水站水泵 0万元 a 空分汽轮机对应部分 空冷器无循环 水消耗量 全厂循环 水站水泵 312 4万元 a 空分汽轮机对应部分 水冷器循环水 消耗量 2 565 t h 水泵电耗 575 kW 312 4 3 全厂循环 水站风机 0万元 a 空分汽轮机对应部分 空冷器无循环 水消耗量 全厂循环 水站风机 46 2万元 a 空分汽轮机对应部分 水冷器环水消 耗量 2 565 t h 水站风机电耗 105 kW 46 2 4 全厂循环 水站补水 0万元 a 空分汽轮机对应部分 空冷器无循环 水消耗量 补水量为 0 t h 全厂循环 水站补水 328 3万元 a 2 565 t h 水冷器用 对应 2 补水 328 3 5脱盐水5 7万元 a 6 7 8 9 月份空冷器喷淋使用 4 h d 按最大喷淋量 14 t h 计算 脱盐水0万元 a 水冷器不用脱盐水 仅开车充水用 不计 5 7 6高压蒸汽124 8万元 a 汽轮机效率比水冷时降低 2 高压 蒸汽多消耗 1 3 t h 高压蒸汽0万元 a 水冷器此项不计 仅计空冷多出汽量124 8 小计324 1万元 a686 9万元 a 362 8 总计二者 合计 444 6万元 a 投资费用 按 10 年折旧计算735 5万元 a 投资费用 按 10 a 折旧计算 290 9 1 计算电价按 0 55 元 kW h 2 计算水价按 8 元 t 3 计算汽价按 120 元 t 4 计算钢价按 8 000 元 t 5 计算折旧按 设备折旧年限按10 a 设备投资按以每 年折旧值计算 6 投资回收期 Delta Capex Delta Capex N Opex 其 中 Capex 为投资费用 Opex 为运行费用 N 为折旧年限 可 得到上述附表中的空冷器投资回收期约2 a 7 未考虑资金的时间价值 8 上述表格以国内某个在建项目为例 对应的空分装置 制氧能力为20 000m3 h 汽轮机驱动空压机与增压机 参考文献 1 夏云 潘峰 西北地区空冷器在煤化工的应用及其布置设计 J 武 汉工程大学学报 2015 37 2 46 49 续表 上接第35页 4 结束语 综上所述 在我国科技发展过程中 化学工程发展也迎 来了繁荣时期 但同时化学工程对环境的破坏也引起了人们 的广泛关注 针对此种情况 相关人员提出了绿色化工技术 这一技术的有效落实促进了我国化工行业的稳健发展 同时 还降低了化工行业对环境的污染 因此 广泛应用绿色化工 技术是非常有必要的 参考文献 1 郑璐 绿色化工技术 产品高端化的关键 化工可持续发展科 技战略系列报道之一 J 中国石油和化工 2012 6 8 9 2 刘江苹 绿色化工技术与绿色化工设计相关问题研究 J 科技信息 2010 33 45 52 上接第30页 参考文献 1 刘伟 井下工具的选择对采油工艺的作用探讨 J 化工管理 2016 3 201 201 2 薛晓艳 史建国 张飞霞 等 井下工具的选择对采油工艺的作用 探讨 J 化工管理 2013 16 252 3 王刚 浅析井下工具的选择对采油工艺的影响作用 J 中国化工贸 易 2014 31 264 百万吨乙烯成套技术示范应用项目通过验收 科技部高新司在北京组织召开了 十二五 国家科技支撑计划先进制造领域 百万吨乙烯成套工艺技术 关键装备研发及 示范应用 项目验收会 会上听取了项目负责人对项目执行情况的汇报 验收专家组根据 国家科技支撑计划管理办法 和 国 家科技支撑计划专